鑽石很貴，但還真有用！世界上第一臺鑽石布裡淵雷射器誕生！

2020-10-18 博科園

文章來自：（www.bokeyuan.net）

鑽石是雷射器一種特別有趣的材料，主要有兩個原因：鑽石的高熱導率意味著有可能製造出同時具有高穩定性和高功率的微型雷射器，與其他材料相比，鑽石音傳播速度也要高得多，這為雷射器提供了在難以到達的毫米波波段，直接合成頻率的次要能力。在發表在《應用物理快報·光子學》期刊上的研究，研究人員表明：鑽石中的光聲相互作用特別強。

研究人員還展示了第一臺使用鑽石的臺式布裡淵雷射器。這一結果是一項突破，因為它為布裡淵雷射器提供了一種非常實用的方法，大大提高了性能範圍。與早期布裡淵雷射器相比，鑽石版本的雷射器，無需限制波導中的光波或聲波來增強相互作用。這意味著布裡淵雷射器在尺寸上可以更容易地縮放，並且在控制雷射特性和增加功率方面具有更大的靈活性。

鑽石為開始開發布裡淵雷射器的獨特特性提供了一種新途徑。只有極少量的廢能沉積在載音材料中。這導致了一系列功能，包括具有超純和穩定輸出頻率的光束生成，新頻率的生成，以及潛在的具有異常高效率的雷射器。麥格理大學的裡奇·米爾德倫(Rich Mildren)表示：這一發展提供了一條通往高功率雷射器的新途徑，這種雷射器效率極高，具有微妙的頻率特性，如低相位噪聲和窄線寬。

這些特性是對無噪聲頻率特性要求最高標準應用所需的特性，如超靈敏的引力波探測或操縱量子計算機中的大型量子位陣列。另一個突破性的成果是：鑽石可以合成超出微波波段非常純淨的頻率。由於鑽石中的聲速非常高，高達18千米/秒，比空氣傳播速度高了太多，輸入泵浦光束和雷射線之間的頻率間隔，比其他材料中的頻率間隔要高出許多倍。

這一特性可用於通過一種稱為光混頻的技術在毫米波波段(30-300 GHz)產生頻率。布裡淵雷射合成這些頻率很重要，因為有一種內在機制可以將頻率噪聲降低到下一代雷達和無線通信系統所需的水平，這一直是電子學或其他基於光子發電方案面臨的主要挑戰。到目前為止，這項研究已經量化了鑽石中光-聲相互作用的強度，這是預測未來設計和性能的基本參數。

研究還演示了一種功率在10W以上的實用裝置，該項目的首席博士生白振旭博士說：我們現在可以開始以一種新的方式來考慮布裡淵雷射器的設計，而不是將其作為一種僅限於小型導波結構的現象，或者作為光纖雷射器的有害影響。研究作者們正在將他們未來的工作重點，放在擴大雷射能力的範圍上，方法是展示具有更高頻率純度和功率的雷射器，以支持量子科學、無線通信和傳感領域的未來進步。

博科園｜研究/來自：澳大利亞研究理事會

參考期刊《應用物理快報·光子學》

DOI: 10.1063/1.5134907

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